RU225815U1 - Пьезоэлектрический микрофон - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к пьезоэлектрическим микрофонам, включающим в себя корпус, внутри которого расположен пьезоэлемент, и может быть использована в электроакустических системах, подверженных влиянию повышенного давления, влаги и корродирующей среды, а также для передачи звука под водой, например, водолазами. Согласно полезной модели, пьезоэлемент имеет металлическую подложку, которая по своему периметру крепится в соответствующую полость печатной платы и имеет с ней электрическое соединение, при этом все эти элементы залиты мягким защитным полимером, который вместе с пьезоэлементом формирует подвижную мембрану в области полости печатной платы. Достигаемый технический результат – повышение чувствительности пьезоэлектрического микрофона за счет формирования чувствительной мембраны при обеспечении изоляции от внешних факторов среды: влажности и прямого контакта с водой, в том числе с морской.

Description

Полезная модель относится к пьезоэлектрическим микрофонам, включающим в себя корпус, внутри которого расположен пьезоэлемент, и может быть использована в электроакустических системах, подверженных влиянию повышенного давления, влаги и корродирующей среды, а также для передачи звука под водой, например, водолазами.

Уровень техники

Известны приемники звукового давления (микрофоны) различных типов, в том числе основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Однако их применение в условиях ограниченного объема, повышенного давления и влажности, например, внутри водолазных полнолицевых масок, вызывает некоторые сложности. Например, конденсаторные микрофоны требуют фантомного питания, что является неприемлемым в условиях водолазных масок. Электродинамические микрофоны должны иметь заполненное воздухом замембранное пространство, при работе таких устройств в водолазных масках их нужно или полностью герметизировать для защиты от влаги и жидкости, попадание которых, во-первых, изменяет характеристики микрофона, а во-вторых может привести к выводу его из строя, или герметизировать только токопроводящие элементы. Но в этом случае попадание жидкости в замембранное пространство может привести, опять же, к изменению характеристик микрофона и/или потере чувствительности.

В свете этого наиболее предпочтительно применение микрофонов, основанных на пьезоэлектрическом эффекте. Известны образцы SU326751A13, SU459002A3, SU1123117A1, SU325720A1.

Однако, все они имеют достаточно сложную конструкцию, не обладают защищенностью и не годятся для работы в условиях морской воды и повышенной влажности.

Раскрытие полезной модели.

Настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить пьезоэлектрический микрофон, включающий в себя корпус, внутри которого распложен пьезоэлемент, позволяющий обеспечить повышение чувствительности пьезоэлектрического микрофона за счет формирования чувствительной мембраны при обеспечении полной изоляции от внешних факторов среды: влажности и прямого контакта с водой, в том числе с морской, что и является поставленной технический задачей.

Для достижения этой цели пьезоэлемент имеет металлическую подложку, которая по своему периметру крепится в соответствующую полость печатной платы и имеет с ней электрическое соединение, при этом все эти элементы залиты мягким защитным полимером, который вместе с пьезоэлементом формирует подвижную мембрану в области полости печатной платы.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность обеспечить полную герметизацию всего устройства, так как полимер защищает все узлы, при этом за счет свой пластичности позволяет передавать изменений давления во внешней среде на пьезоэлемент, который, специально располагается в полости печатной платы и имеет возможность изменять свое положение. Такая необычная конфигурация обеспечивает высокую чувствительность микрофона при полной его гидроизоляцию.

Существует и такой возможный вариант полезной модели, в котором слой полимера над поверхностями пьезоэлемента находится в диапазоне: 0,1 – 1,0 мм.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность конкретной реализации полезной модели. Толщина слоя полимера подобрана экспериментально, исходя из вязкости применяемого полимера, требуемой степени защиты пьезоэлемента и минимизации влияния компаунда на чувствительность микрофона.

Существует еще и такой возможный вариант полезной модели, в котором печатная плата выполнена многослойной, при этом второй контакт пьезоэлемента монтируется при помощи провода или пайки к другому слою печатной платы.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность исполнения платы многослойной.

Существует также возможный вариант полезной модели, в котором корпус имеет углубление в виде присоски для крепления на внешнюю сторону стекла маски. Опять же это становится возможным за счет мягкости полимера.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность крепления пьезоэлектрического микрофона на внешнюю сторону стекла маски, например, водолаза.

Краткое описание чертежей.

Другие отличительные признаки и преимущества данной полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

фигура 1 изображает печатную плату пьезоэлектрического микрофона, согласно полезной модели,

фигура 2 изображает вертикальный разрез пьезоэлектрического микрофона, согласно полезной модели,

фигура 3 изображает вертикальный разрез пьезоэлектрического микрофона, согласно полезной модели, вариант с присоской,

фигура 4 изображает внешний вид пьезоэлектрического микрофона, согласно полезной модели.

На фигурах обозначено:

1 – корпус, внешняя граница пьезоэлектрического микрофона, образованная полимером,

2 – пьезоэлемент,

3 – металлическая подложка пьезоэлемента,

4 – печатная плата,

5 – мягкий защитный полимер,

6 – отверстие с изолированной площадкой,

7 – отверстие, соединенное с общим слоем металлизации 9 печатной платы 4,

8 – полость (отверстие) под пьезоэлемент, образующая область чувствительной мембраны, образующая область чувствительной мембраны,

9 – слой металлизации печатной платы 4,

10 – углубление в виде присоски,

11 – контакты для подсоединения проводов,

12 – область чувствительной мембраны.

Согласно фигурам 1-4 пьезоэлектрический микрофон включает в себя корпус 1, внутри которого распложен пьезоэлемент 2. Пьезоэлемент 2 имеет металлическую подложку 3, которая по своему периметру крепится в соответствующую полость 8 (отверстие) печатной платы 4 и имеет с ней электрическое соединение, при этом все эти элементы залиты защитным полимером 5, который вместе с пьезоэлементом формирует подвижную мембрану в области полости печатной платы в области 12.

В качестве полимера может быть использована резина, полимер, полиуератановый состав.

Опционально, слой затвердевающего наполнителя над поверхностями пьезоэлемента находится в диапазоне: 0,1 – 1,0 мм.

Печатная плата может быть выполнена многослойной, при этом второй контакт пьезоэлемента монтируется при помощи провода или пайки к другому слою печатной платы. Пайка по периметру обеспечивает жесткое крепление пьезоэлемента и позволяет работать мембране. Второй контакт пьезоэлемента может монтироваться при помощи провода или пайки к металлизации на плате с другой стороны (в случае как минимум двухсторонней платы).

Корпус может иметь углубление 10 в виде присоски для крепления на внешнюю сторону стекла маски.

Осуществление полезной модели.

Пьезоэлектрический микрофон собирают следующим образом.

1. Припаивают пьезоэлемент 2 к печатной плате 4.

2. Припаивают втулки / провода или другие элементы для подключения к печатной плате 4.

3. Обезжиривают всю конструкцию.

4. Размещают в заливочной форме.

5. Осуществляют заливку полимера 5.

6. Производят изъятие готового изделия из формы после полимеризации/отверждения полимера 5.

Промышленная применимость

Пьезоэлектрический микрофон может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели.

С целью подтверждения работоспособности данной конструкции в реальных условиях была проведена серия испытаний, которая подтвердила повышение чувствительности пьезоэлектрического микрофона за счет формирования чувствительной мембраны при обеспечении изоляции от внешних факторов среды: влажности и прямого контакта с водой, в том числе с морской.

Дополнительный достигаемый технический результат: становится возможным максимально упростить и удешевить производство пьезоэлектрического микрофона для водолазных масок, исключить влияние повышенного давления.

Claims (4)

1. Пьезоэлектрический микрофон, включающий в себя корпус, внутри которого расположен пьезоэлемент, отличающийся тем, что пьезоэлемент имеет металлическую подложку, которая по своему периметру крепится в соответствующую полость печатной платы и имеет с ней электрическое соединение, при этом все эти элементы залиты мягким защитным полимером, который вместе с пьезоэлементом формирует подвижную мембрану в области полости печатной платы.

2. Пьезоэлектрический микрофон по п.1, отличающийся тем, что слой полимера над поверхностями пьезоэлемента находится в диапазоне: 0,1 – 1,0 мм.

3. Пьезоэлектрический микрофон по п.1, отличающийся тем, что печатная плата выполнена многослойной, при этом второй контакт пьезоэлемента монтируется при помощи провода или пайки к другому слою печатной платы.

4. Пьезоэлектрический микрофон по п.1, отличающийся тем, что корпус имеет углубление в виде присоски для крепления на внешнюю сторону стекла маски.